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让我们回顾一下：
20世纪50年代，科学界开始提出从空间探测地球大气的可行性，这是星载空间遥感的起始。60年代卫星技术的发展，使得人类开始真正能用地球卫星远距离观测全地球的电磁辐射与电磁回波，形成空间遥感科学领域。
遥感按接受方式大致分为：被动的辐射遥感、主动的雷达遥感；按频段大致分为，光学影像遥感、红外辐射谱遥感、微波遥感等。随着遥感技术的发展，还可分得更细、更丰富些。遥感从光学影像开始，经过对水汽特别敏感的红外辐射遥感，发展到了全天时全天候的微波遥感。
对于遥感（remote sensing）一词，最初翻译成中文的“遥测”。遥感获取的不是测量值的本身，而是通过测量值探求内含的信息，这就是“感知”（sensing）。认识这点对于后来的研究理念是十分重要的。我在2000年的国家“973计划”项目副标题中提出的“从数据到信息、从信息到知识”就概括了这个转化与感知的研究理念。
1974年，中国科学院大气物理所曾庆存院士提出大气红外辐射遥感方程的适定性问题，对于大气温度与大气成分廓线的红外遥感，提出了“最佳信息层”的概念，以及低层大气水汽分布的一种有效的反演方法，发表了中国第一部遥感学术专著《红外遥测原理与方法》。
在20世纪70—80年代，美国开始了雨云（nimbus）卫星计划，并逐步开始大气温度湿度微波辐射的遥感研究与业务应用，中国也开始了大气微波辐射传输与遥感技术的研究。1982年，中国科学院大气物理所周秀骥院士等撰写《大气微波辐射及遥感原理》，是我国大气辐射微波遥感的第一部学术著作。
北京大学赵柏林院士等研制了地基多通道大气微波辐射计。在20世纪80年代，中科院长春地理所张俊荣研究员等研制了车载多通道微波辐射计，并在长春净月潭遥感试验场开展了对地遥感试验。我回国后也在该试验场合作参与了一些地表植被与海冰的遥感试验。后来，张俊荣团队的大部分成员调到中科院空间中心姜景山院士的微波遥感技术团队，成为我国开展星载微波遥感技术研制的主要力量之一，如国家星载微波遥感计划：“神舟”4号、微波探月、海洋卫星等。
1976年由陈述彭院士等建议，在中科院地理所的基础上成立了中科院遥感应用所，1978年在我国云南腾冲开展了第一次机载光学影像资源遥感的示范性应用试验，开始了中国地理遥感科学应用事业。
中科院上海技术物理所匡定波院士开拓了中国红外遥感技术的发展，自20世纪70年代以来，他和薛永祺院士等先后研制了一系列星载红外多光谱高光谱成像仪，并进而开始了中国星载红外遥感的风云（FY）气象卫星1—2号的研制与运行。国家卫星气象中心作为应用单位推动了FY系列气象遥感卫星的发展。
自“863计划”开始，在一些相关专题的支持下，合成孔径雷达（SAR）的微波主动遥感技术的调研和研制开始启动。吴一戎院士领导的中科院电子所等单位逐步成为我国SAR技术研制的主要单位。
1992年10月，作为“九五”规划之一，国家卫星气象中心组织专家工作组，讨论“风云”3号气象卫星微波遥感通道及其技术参数，进而开始了“风云”3号微波遥感大气温度、大气湿度与多通道微波辐射成像仪等遥感器的先期预研。我也参加了专家工作组，并在该专家组文集上发表了大气地表多通道微波辐射遥感的数值模拟，这一工作当时在国内是很少见的。美国国防气象卫星DMSP SSMI发射前专门有一本数据模拟与参数反演的标定与验证CAL/VAL手册，我们在这方面缺乏相应的预备研究。在起步阶段，这类工作往往依赖与照搬国外现成的工作。
遥感基础研究包括星载遥感及其成像技术的各模式机理、正演建模与数值模拟、物理参数反演与特征重构，及其定量遥感信息的获取与处理等，这些研究对星载遥感数据的标定与验证、目标监测与识别、大气海洋陆地环境遥感领域的业务应用等是关键的理论方法基础。但在相当长时间里，我国的遥感基础研究基本上停留在大气温湿廓线反演的起步问题上，20世纪90年代前完全缺乏地球环境与陆地海洋遥感的正演与反演基础理论研究，而在SAR信息获取的研究则更落后一步。
我在20世纪90年代初就开始呼吁和开展SAR信息研究；而到现在，则进入了多模式全极化高分辨率SAR信息与目标识别研究，在民用与军用两方面都得到了广泛重要的应用。
自2000年之后，中国空间遥感技术发展十分迅速，这与中国的经济快速发展，以及20世纪80年代后人才成长密切相关。除了中国风云气象卫星的发展之外，中国海洋遥感卫星、环境遥感卫星等也开始相继发展，开始逐步覆盖了可见光、红外、微波多个频段通道，包括高光谱成像仪、微波辐射计、散射计、降水雷达、合成孔径成像雷达等。现在中国已有了相当大规模的航天遥感计划，包括气象、海洋、资源、环境与减灾、军事侦察、测绘导航等卫星计划。这样，遥感的基础理论与应用方法就摆到议事日程上，我们进行的从机理到数据图像信息获取的研究工作日益显得重要。
我国新一代微波遥感的气象卫星FY 3在2008年5月成功发射运行，继第一代地球同步风云气象卫星FY 2之后，2016年12月，载有多通道可见光红外扫描成像仪和红外高光谱探测仪的我国第二代地球同步轨道风云气象卫星FY 4成功发射运行，作为新一代的静止轨道红外多通道气象卫星，数据质量达到了世界先进水平。
中国高分辨率米级与亚米级多极化多模式合成孔径成像雷达SAR的发展也相当迅速，在一些主要的技术指标上日益接近国际先进水平。干涉、多星、宽幅、全极化、高分辨率SAR都在立项发展中。
《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》规划了“十三五”期间计划研制发射40颗遥感卫星，之后再将适当扩展，建成陆地、海洋、大气3个卫星系列，实现多种观测技术优化组合的高效全球观测和数据获取能力。
如果说，21世纪前10来年中国的遥感技术正在追平世界先进水平，那么正在到来的二三十年将是与世界先进水平全面的“平跑与领跑”研究的开始。因此，以电磁波物理与大数据智能处理为基础，研究新体制多模式空间微波遥感技术，并由此进行空间遥感数据的CAL/VAL、定量精细信息的反演与获取，正日益成为我国对地观测与星载遥感的基础科学问题与广泛的应用技术。
我回国后，首先开展了复杂自然介质的矢量辐射传输（VRT）的正演与反演研究。
矢量辐射传输（VRT）是空间遥感大气海洋陆地环境的基础理论，VRT研究电磁波能量的散射、吸收与传输。空间遥感技术的发展、从海量数据中定量信息的获取促进和深化了复杂自然介质VRT在理论建模、数值正演与参数反演的发展。
我的“复杂自然介质VRT”系统的研究成果包括：VRT建模与数值求解，强起伏随机介质VRT、随机散射元和粗糙面的散射与辐射、高分辨率的二维三维VRT、积雪融解冻结植被疏密等非均匀分层、非均匀分布、非球形、密集散射元散射相干VRT等各类问题的正向理论建模问题与求解，VRT求逆与VRT模型中各类物理参数反演、主动与被动VT的融合论述，以及它们在卫星多通道特征指数及其数据验证、特征自然事件的遥感信息应用等。
我的积雪VRT研究在持续多年的时间里一直被美国宇航局（NASA）等研究人员引用，作为美国NASA收集的积雪VRT算法之一；法国人也发布标明以我的算法为基础的密集粒子VRT软件。
对用强起伏随机介质VRT研究介电常数随机强扰动的电磁散射与传输，我提出了分层多次散射的强起伏随机介质VRT方程及其求解，在混沌散射大气中光传播、积雪层散射传输等的应用。在ERSeL通讯上有专文评论，指出了我是“强起伏辐射传输理论必定要提及的科学家，做出了多方面的贡献”。
空间遥感提供了海量般的全球（大）数据及其图像，但这些被动遥感的辐射强度辐射亮度温度，或主动遥感的散射反射回波强度的数据图像并不直接就是我们需求的气象、气候、水文、海洋、环境等关键的定量的参数信息，如雨强、土壤湿度、积雪厚度、植被生物量、海面风速，等等，从数据反演信息是遥感应用业务的最终目标。我对在轨或将在轨微波遥感器数据进行了特征事件VRT试验与数据验证研究，提出了植被、土壤湿度、沙暴、洪涝、降雨、风场、海冰等VRT建模模拟及其特征指数的定量反演方法，与一般的经验性统计反演不同，为特征事件遥感应用、关键遥感系统的性能仿真与预估，特别对于中国风云气象卫星微波辐射计有效载荷性能指标等提供理论基础、数据验证与参数反演应用方法。
在“921工程”海洋环境项目（1998）、国家“973计划”项目中与国家卫星气象中心合作的“空间微波遥感地海表和大气数据验证”课题，以及后来“风云”3号微波遥感数据标定与验证等，我的研究在关于特征性（旱涝、土壤湿度、积雪、沙暴、海冰、海风）重大关键事件的遥感数据验证、城市遥感微波红外可见光融合信息等新理论、新应用与示范方法几个方面，为构造中国遥感信息业务应用平台的研究奠定一些理论基础。
2010年IEEE总部刊物 Proceedings of the IEEE 发表世界上7个国家的科学家卫星遥感研究新进展论文专集，我与卫星气象中心卢乃锰、国家海洋局林明森一起，作为中国在该领域的代表在该专集上发表论文，全面论述了中国风云气象与海洋卫星微波遥感的研究进展。
我主持的国家“973计划”项目的“建立中国陆地水文数据同化系统”课题，以我积雪VRT模拟为基础，将理论模拟、卫星与地基台站数据结合一起，建立了中国第一个陆地水文数据的同化系统，在后续“973计划”“863计划”“西部行动计划”等国家重大重点项目中发挥了作用。
在中国“嫦娥”一号绕月卫星搭载的四通道微波辐射计探月任务中，以我的分层VRT理论为基础，我与我的博士生法文哲提出了月壤层微波辐射理论建模与数值模拟，进而用多通道微波辐射数据反演月壤厚度，根据太阳风通量与月壤成熟度完成了对月球氦3资源的定量估算，从“嫦娥”一号微波辐射观测数据，在世界上第一次获得了全月球的月壤厚度和月球氦3的估算。
Nature-Feoscience 2007）对该项工作作为“研究亮点”专文予以介绍：“尽管从月球上开采 3 He能否最终成为核聚变燃料的替代品尚未可知，但至少目前我们已经有能力去估算它的含量。这一事实彰显了自从Sputnik成功发射50年以来人类在探索月球、太阳系和宇宙过程中的智慧，足够值得庆祝人类迈向太空的第一步。”
我们在学术刊物ICARUS上发表的论文被评为季度热点论文之一。美国科学院院士用我们2007年的成果验证他的2011年的研究，法国人采用我们的关于月壤厚度的反演成果研究月壤中气体的传输。
我进一步丰富了“嫦娥”一号微波辐射数据验证的研究，例如：微波辐射与美国克莱门汀红外辐射探测数据的融合，不同陨石坑区域昼夜温度变化差异与月貌关系等多项研究。
我提出了“深空遥感”的概念，强调信息感知，区别于通常的“深空探测”的测量概念；完成了火星分层的雷达探测的参数化模拟，并第一次完成火星分层介质厚度与介电特性定量反演、月球永久阴影区和火星水资源的雷达探测研究。这些成果将总结在2018年出版的专著中。
自1990年开始，我在国内首先提出的极化电磁波散射的研究，着重在于全极化SAR成像信息获取的机理、模拟、反演的研究。
在主动微波遥感领域，高分辨率极化SAR（HR POL SAR）遥感成像是近20年里空间遥感最重要的进展。全天时全天候能穿透植被和浅层地表的微波SAR遥感能获得高分辨率（米级、分米级）数据图像，全极化提供了2×2维复散射矩阵，极大地丰富了地球环境与目标内涵的物理信息。比如，两个线同极化之和代表什么？它们之差代表什么？交叉极化与同极化之比代表什么？它们组成的4×4维复相干矩阵又给出什么信息？如此等等。POL SAR成像原理及其成像信息解译，都不同于直观视觉的光学摄影照片判读，难以简单地采用表象性的图像处理就能理解复矢量矩阵内含的物理信息，及其成像机制带来的SAR信息诠释的应用技术瓶颈。因此，必须发展SAR，特别是POL SAR的信息获取理论和技术。
我提出了从随机非球形散射粒子随机粗糙面的自然介质层电磁散射理论建模，获得全极化散射的复散射矩阵与4个斯托克斯（Stokes）参数的米勒（Mueller）解及其特征指数基本理论，从而能实现地表植被参数化建模的全极化散射数值解的定量研究。这与单靠数据图像驱动的直观分析解释有本质的不同。
SAR成像信息对复杂地表分类是最重要和基本的应用。我与我的博士生徐丰提出随机目标散射特征矢量去极化旋转的新理论、新概念，定义了新的参数组，形成了新的分类谱和分类流程，对全极化SAR遥感图像进行19类无监督的地表分类。IEEE GRSS主席在IGARSS 2006年会的大会报告上作为创新成果专门提及该篇论文的贡献。美国海军研究人员在他们的论文中也成段地予以引用。
对不同方位飞行而获得的多方位SAR图像，我们设计了一种有效的多方位自动重建算法，从多方位检测结果中以较高的可靠性重建建筑物目标，首次实现了多方位SAR图像中对特定建筑物群目标自动识别、提取与重构的全过程。IEEE GRSL（2008）将其采用为封面文章。Springer出版的专著 RadarRemote Sensing ofUrban Areas （2010）专用一节复述了我们多方位SAR重构建筑目标的论文。
模拟SAR图像对于遥感成像机理、遥感器设计、图像数据预测、监测与评估、信息获取与景象重构等都是十分有意义的。模拟复杂地物场景SAR成像，包括了复杂地物散射、SAR回波信号产生与处理的模拟。我们建立了一种综合场景SAR成像的计算与图像模拟方法，模拟了极化SAR成像的场景散射系数图和SAR原始数据，快速计算自然地物场景的成像。国际上认为这一工作“首次提出了SAR原始数据的模拟链”。此后，又进一步推广到双站SAR（bistatic SAR，BISAR）成像模拟。这一方法应用于环境景象中对空与对地目标的SAR成像模拟的我国重要科技发展项目中，是对于实际成像或测试的理论指导。
近来，以这些自主创新的理论与方法为基础，形成自然场景选取、目标与环境建模参数化、极化散射计算、SAR成像模拟一体化，以及形成情景参数化成像大数据库，我实验室自主创新、形成了拥有完全自主产权的POL SAR成像仿真专用软件产品“POL SAR Eyes（极化SAR之眼）”，具有国际先进水平。
我首次阐明了在星载P波段遥感电离层法拉第（Faraday）旋转条件下Mueller矩阵的复原，解决了较低的频率P波段星载遥感能否进行的问题。国际上有人称为Qi jin Estimator，以此为依据验证结果。
根据多年遥感数据的积累，我提出了从多时相遥感数据识别地表变化的可行性，提出SAR差值图像“增强、减弱与不变”3类区域的双阈值期望极大化与纳入空间相关结构的马尔柯夫（Markov）随机场的新方法，并应用于2008年汶川地震后地表变化的自动检测与定量评估。也提出事件前光学图像与事件后SAR雷达图像的变化识别多重互相关信息方法。“城市遥感”与“多时相遥感变化识别”已是遥感的两大方向性课题。
我还解决了由脉冲波人射非均匀分层、各层各异、非球形散射粒子并有下垫界面所提出的一种数值模型，并应用于月壤层和火星分层雷达探测的建模研究，以及滑坡与泥石流预警监测的VHF雷达技术等。
针对SAR的发展，我进一步提出加强“多源多模式高分辨率POL SAR”的信息链研究，多源多模式包括多频率、多通道、多角度、多方位、多站与双站SAR、干涉IN SAR、层析SAR、逆I SAR、多时相SAR等，高分辨率从米级到亚米级。如何理解提取多模式多极化条件下，SAR成像中环境与目标物理参数及其特征的定量信息是方向性前沿研究问题。阐明极化SAR遥感机理、理论建模与数值模拟、定量信息反演与获取、自然背景中三维体目标识别等是SAR的基础理论与航天侦察与监测应用的关键问题。
我与徐丰的“极化散射与SAR遥感信息”研究成果总结性专著被 IEEEFRS Newsletters 列举为极化测量信息理论与算法20年来新进展的5部重要著作之一。 PIERS 用52页篇幅登载了我的总结性的论文（2010），IEEE GRSS网站上以第一本的位置专门介绍了john Wiley出版的我们这一专著。
在中国新一代多极化SAR研制中，依据我们的极化SAR散射与成像模拟技术，检测SAR系统各项性能指标，如分辨率、极化隔离度、通道幅相不平衡度、系统灵敏度、视数等，为多极化雷达卫星总体设计和仿真提供了重要技术支撑，在我国第一颗多极化雷达卫星载荷设计与性能指标论证中起到关键作用。
同时，依据我们的极化SAR散射成像模拟技术和分类识别技术，完成多项航天SAR侦察的目标识别应用任务，分别在中国西北和海南直接参与了我国新一代全极化机载SAR与天地海联合试验，以及星地联合多源数据图像的信息获取处理，完成了相关应用单位的鉴定。
天地海环境中复杂多类电大立体目标的雷达监测（目标回波与背景杂波）需要复杂目标电磁散射的计算机数值计算，这是天地海背景条件下复杂目标散射成像特征信息获取、并进而分类识别的基础科学问题。我在国内首先依据随机介质散射与电大目标散射的电磁理论，提出了天地海环境目标电磁散射建模与数值计算的计算电磁学（Computational electromagnetics，CEM）的若干理论、计算方法与应用。
随着计算机和计算技术的发展，计算科学被认为是与理论、实验并列的第三个科学支柱。我国在核武器研究中建立了中国计算物理学会，在这之后成立了多个计算科学的分支，其中包括我倡议建立的中国计算物理学会计算电磁学专业委员会。计算电磁学以麦克斯韦尔（Maxwell）方程为出发点，求解复杂物质、复杂结构、复杂形体理论建模的电磁场微分与积分方程的数值计算问题。
2000年我在各向异性非球形颗粒的复合材料、左旋（chiral）材料，以及超材料（meta material）的电磁特性与散射计算取得成果，获上海市科技进步奖。
从“九五”计划“目标与环境特性”的重点项目开始，根据任务要求，我与我的博士生叶红霞、博士后刘鹏等研究了多种复杂海况与下视雷达监测条件变化时，风驱粗糙海面杂波与船目标回波共存时双站散射的数值模拟，及其与环境和目标各特征参数的关系，从中找出海杂波环境中目标监测的规律性认识，为“海杂波环境中船目标的监测与截获”“主动与半主动导引”等工程技术应用项目提供了环境杂波与人工干扰杂波条件下目标电磁散射数值仿真与特征识别方法。国外发布的计算电磁商用软件，在理论与应用变通方面并不完善，同时对我国的使用条件有很大的限制。
我们的CEM包括：用结合谱加速法的前后向迭代方法求解目标与粗糙面电磁散射，具有计算速度快、内存需求小、收敛好的优点。由于粗糙面散射数值求解往往占据了整个求解过程中最主要的运算量，在保证问题的精度要求条件下，提出了粗糙面散射计算解析方法与体目标散射数值方法结合的混合方法。研究了低掠角入射下风驱粗糙海面与临空飞行目标复合散射建模的有限元方法（finite elevment method，FEM）与时域有限差分（finite-difference time-domain，FDTD）数值模拟方法。
为适应电大复杂三维目标和背景环境的复合电磁散射与雷达成像的需求，提出了“双向解析射线跟踪数值方法”（bidirectional analytical ray tracing，BART）及其完全自主产权的计算软件。这一方法成功地计算了复杂背景中三维电大目标的多阶双站散射。
我在数个五年计划期间完成的“目标与环境电磁散射”项目的4份专门科技报告均被评为“优秀”，后来总结成专著《随机粗糙面与目标复合散射数值模拟理论与方法》。
这些工作已进一步应用于多轨多角度（多站）观测复杂电大空间目标散射计算、逆SAR成像及其三维立体重构，应用于对空间目标监测、新型空间态势系统的目标识别新技术基础与技术应用的研究。这些研究有别于他人的主要特点是：不靠国外的开源与商用软件、纳入多轨多角度目标与环境的耦合、突出主要特征而计算快，构成从一维散射RCS到三维重构的信息链。
这些研究在我国多项相关计划中也开始讨论与规划布置，我实验室也为争取这些项目做了不少准备工作，提交了多份建议报告。
为“十三五”制定的重点项目水下目标雷达探测的研究，我与刘鹏实现了因水下运动目标尾迹造成起伏海面的电磁散射与雷达成像的模拟，为识别水下运动目标提供了数值仿真的理论依据，以及各种海况与目标运动状态下的数值成像结果。这些研究成果已上报给国家有关业务应用单位。
由于我实验室在CEM研究方面的积累，在国家新开展的“百亿亿次计算科学的计算方法与高效能实现”中，我实验室承担了相关的密集电子平台高性能电磁计算的研究。
随着多模式（multi-mode，MM）高分辨率（high resolution，HR）全极化（polarimetric，POL）合成孔径雷达（SAR）监测目标的精细信息获取与识别的研究，我提出了将遥感监测、数值计算、信息感知、目标识别结合的智能侦察监测（ISR）与自动目标识别（ATR），以及在精准电磁空间发展计划中应用的新方向、新技术的研究。
在实现米级和亚米级高分辨率条件下，多源多模式SAR成像信息获取的关键技术瓶颈是：大量监测数据图像内涵的物理特征信息难以用通常直观视觉或图像统计处理来获得。精确的快速自动的智能化的获取环境中监测目标的特征信息与识别，就产生了ISR ATR技术定量精细信息智能感知的新研究与重大应用，也直接为相应的国家安全任务服务。
我们的参数化建模的天地海目标散射与成像数值模拟，以及多源多模式高分辨率SAR成像观测技术的开展，提供了天地海目标的大数据，为发展基于多层感知的人工神经网路的深度学习提供了理论基础与实施条件。深度学习通过组合低层特征形成高层属性类别或特征，模仿人脑学习与判断机制，以解释数据内涵的分布式特征，即信息感知。
我提出开展微波雷达成像遥感的智能信息技术的研究，特别在多模式多极化高分辨率SAR信息技术中，在散射成像的机理指导下，目标识别ISR与ATR智能技术的研究在我实验室正取得重要进展。例如：复数域深度卷积神经网络对POL SAR地表分类、深度学习对多方位多目标分类识别、多方位高分辨率SAR对复杂目标特征结构组分的分解识别等；改变了SAR图像靠视觉读图与统计性的图像处理传统方法，提出未来在微波雷达遥感目标识别的机器学习与智能信息获取的新的基础理论和方法。
自2017年开始，我们在新的国家重点研发计划和国家安全领域承担的多个国家级重点项目，是我们今后的重点研究领域。今后的几年，我们将在新任务征程中迎接挑战、继续奋斗，这一过程中也将实现我为我实验室制定的“一三五规划”，实现我的“立德立功立言”，“把论文写在祖国大地上”。
岁月悠悠。我在中小学时立志当科学家是一种理想主义，读本科时学习的大气物理学科知识与考研究生时学习的大气微波遥感知识是科学人生的起步点，跌宕沉浮。在MIT EECS完整严格的研究生阶段学习的基础上，我在矢量辐射传输与微波遥感、极化电磁波与SAR信息、粗糙面散射、目标与背景复合散射计算电磁、遥感智能信息与ATR等几个科学方向上，30多年来立足在中国国土上，进行了带有开拓性的基础研究和典型应用研究。
这些工作在科学之路上留下的雪泥鸿踪，是我追求的事业价值。
天高任鸟飞，海阔凭鱼跃。
集文与著专的表发